英语原文共 10 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

机械化学作用对黄铜矿浸出的影响

Samayamutthirian Palaniandy

Julius Kruttschnitt矿物研究中心,昆士兰大学,40群岛,因杜卢皮利、昆士兰4068,澳大利亚

关键词：机械化学效应、搅拌研磨、浸出

摘要：搅拌研磨是一种能够处理低品位细分散矿体的有效技术。除了尺寸减小，搅拌磨具有将高能量输送到促进晶体结构变形的颗粒的能力。在黄铜矿精矿上进行了高能量搅拌研磨实验（高达300kWh / t）。其介质尺寸，研磨速度和固液比在本实验中保持恒定。唯一的操作变量是研磨时间，其产生不同水平的特定能量。表征进料和研磨颗粒进行粒度分布和矿物相分析（XRD）。机械化学效应通过计算结晶度，微晶尺寸和晶格应变来定量。进料和研磨样品在五种不同的浸出剂中进行浸出试验。所选择的浸出剂是硫酸，盐酸，硝酸，硫酸铁和氯化铁。分别在113 k Wh / t时得到的最小粒径和结晶度为3.7mu;m，42％。当在113kWh / t下研磨时，氯化铁显示出最高的Cu溶解（高达75％）。基于结果，本文提出了两种电路布局，可以辅助机械化学效应，以增强浸出。在高能量细磨过程中显示的机械化学效应增强了下游过程，即浸出。在评估铣研磨回路的效率时，不考虑这一点。在未来，研磨循环效率应考虑在铣削循环效率评估期间的粒度减小和机械化学效应。

一．介绍

采矿业正在寻求改进的方法来处理低品位的细分散矿体。这种矿石需要精细的研磨以释放有价值的矿物。最近，有许多精选机在二次和三次研磨阶段进行大量精细研磨（Palaniandy等，2013，2014）。此外，有集中器采用超细磨削，以进一步释放粗糙的浓缩物。例如，澳大利亚的Mount Isa矿业公司（MIM）要求精细磨削至7mu;m以供给锌清洁器回路。常规地，球磨机用于此目的，但是其具有限制于研磨（小于10m），并且能量消耗对于该任务是巨大的。球磨机的局限性（Burford和Clark，2007）。搅拌研磨机已经成为精细研磨循环中的一个有利可图的选择，因为它具有比球磨机低能耗的能力，尤其是低于100mu;m时。例如，Mc Arthur River Mine（MRM）矿床在1955年被发现，尽管矿业公司作出了许多努力来加工矿体，但是在1989年引入搅拌碾磨技术之前，它们都没有成功（Burford和Clark，2007）。这种技术以前用于工业矿物，食品和油漆的精细研磨（Jankovic，2003）。搅拌磨可以分为两类，即重力诱导（VERTIMILLreg;研磨机和塔式磨机）和流化磨机（Isa Mill TM，VXP磨机，SMDtrade;和HIG磨机）。

除了尺寸减小，搅拌磨机中的高功率强度（见表1）在颗粒上引起强烈的机械应力，导致晶体结构破裂（Urakaev和Boldyrev，2000）。这种现象称为机械化学效应。Balaz（2008）提到，介质输送到颗粒的能量对矿物的表面和体积结构造成重大损伤，导致非晶化（矿物相结晶度降低）。结晶度用X射线衍射测量峰强度和基底宽度。在该计算中进行的假设是进料材料是完全结晶的。研磨颗粒通常显示较低的峰强度和较宽的碱基，这表明测量的相已转变为部分非晶相。关于高强度磨削的影响的讨论结果已经有许多出版物（Achimovicov等，2006; Arbain等，2011; Balaz，2000,2008; Balaz和Dutkova，2009; Jamil和Palaniandy，2011; Palaniandy等，2007,2008b; Welham，2001a，c）报道过。当将颗粒研磨至低于10mu;m时，这种现象更显着。存在产生小于10mu;m的产物尺寸的工业搅拌磨。例如，MIM和MRM将较粗糙的浓缩物再磨碎至7mu;m，以供给清洁剂（Burford和Clark，2007）。这些事实加强了进一步研究机械化学效应对下游工艺的影响的需要。除了其研磨能力，搅拌磨机的陡峭的粒度的能力分布对于浸出是必不可少的（Burford和Clark，2007; Palaniandy等，2014）。这是良好浸提进料制备的基本特征。最小生成的超细颗粒（低于1mu;m）将避免纸浆粘度的增加，其导致沥滤动力学。

具有机械化学效应的证据提高了水力和热冶金过程（Palaniandy等，2008a）。具有组合细磨和机械化学效应的湿法冶金工艺为Lurgi-Mitterberg（振动磨），Activox（搅拌磨） ，Melt和Albion（Isa Mill）方法（Balaz和Dutkova，2009）。尽管在下游工艺中已经观察到这些优点，但是迄今为止还没有研究出关于颗粒尺寸，机械化学效应及其对下游工艺如金属溶解和浸出动力学的影响的关系。

这方面的差距包括：

bull;识别影响机械化学效应的关键操作变量，

bull;能够分配用于颗粒破碎和机械化学效应的能量，

bull;实用方法，方便快捷地测量机械化学效应，

bull;在机械化学效应方面测量研磨性能的标准方法，

bull;具有机械激活器的电位电路布局。

如果可以解决上述差距，研磨机操作者将在控制搅拌磨中具有更大的灵活性以平衡粒度和用于恢复增强的机械化学效应。

虽然精细研磨和机械化学效应对金属回收表现出许多优点，但是还有其他操作问题需要解决，例如细粒子的聚集。

Juhacz和Opoczky（1990）定义聚集为通过可逆的范德华型粘附弱缔合的颗粒。超细颗粒的聚集以形成大颗粒对于浸出是不利的。这不是本文的意图来解决这个问题，但存在可以采取的其他步骤，以尽量减少这种影响。

本文将讨论针式立式搅拌磨中细磨的影响及其对机械化学效应和Cu溶解的影响。

材料和方法

在针式搅拌研磨机中在一系列特定能量下进行一系列间歇模式研磨实验。能量范围是根据当前的工业工厂操作选择的，并扩展到严重的机械化学效应机制。介质尺寸，填充，浆料密度和磨头速度分别保持恒定在10mm，40％，40％和15m / s。通过以15,30,45,60和90分钟的间隔研磨来改变能量。在本实验中使用从智利矿物加工厂获得的黄铜矿浓缩物。图1显示了浓缩物的X射线衍射。该样品中所含的主要矿物相是黄铜矿，黄铁矿和斑铜矿。表2显示了样品中存在的主要元素。

对进料和研磨样品表征粒度分布，机械化学效应和形态。在激光衍射分析仪中进行粒度分析。通过使用Rigaku X射线光谱仪RIX3000进行X射线荧光（XRF）分析来测定样品的化学组成。基于在X射线衍射图中观察到的变化，确定相分析和机械化学效应定量（即结晶度（DOC），微晶尺寸和晶格应变）。使用具有Bragg-Brentano几何条件的BRUKER粉末衍射仪评估XRD图案，弯曲石墨单色仪在衍射光束臂和使用CuKalpha;辐射（k = 0.15406）。样品的XRD图案记录在2theta;= 10〜70°，步长为0.043°，计数时间为107.4秒/步。峰位（2theta;）和峰值（A）下的半峰全宽（FWHM）面积，以表征微结构，例如微晶尺寸，D m使用Scherrer方程，晶格应变和结晶度（DOC），如等式（112），（204）和（312）分别为（1）- （3）（Arbain等，2011; Pourghahramani和Forssberg，2006a）.APD版本4.1g软件用于获得这些参数，选择平面进行剖面分析（Palaniandy和Jamil，2009）。

其中Dv是微晶尺寸的体积加权平均值，K是常数，h是（hkl）反射的布拉格角，k是使用的X射线的波长（Palaniandy和Azizli，2009; Pourghahramani和Forssberg，2006b ）。

其中ε是晶格应变，beta;是整数宽度分布（Palaniandy等，2008a; Pourghahramani和Forssberg，2007）。

其中DOC是结晶度，而A0和At分别是饲料和地面样品峰下的面积（Palaniandy和Jamil，2009）。

通过扫描电子显微镜（型号ZEISS SUPRA 35VP）进行形态分析。浸出实验在瓶中进行5天。使用原子吸收光谱（AAS）测定怀孕溶液中的Cu和Fe含量。

1. 结果与讨论

1、精磨

通过改变研磨时间，在特定能量范围内进行精磨实验，如表3所示。目前的工业规模的搅拌式磨机正在运行高达100kWh / t。该实验计划覆盖该范围并延伸至299kWh / t，以评价机械化学效应和粒径。

图2显示了作为特定能量的函数的进料和研磨产物的粒度分布。在研磨的开始阶段观察到严重的颗粒尺寸减小。在80kWh / t之后，研磨速率降低。在80kWh / t之后的粒度分布的增加表明研磨的颗粒正在经历聚集并且在299kwh / t下重新断裂。Welham（2001a）提到，颗粒经受两个过程，即破裂和重新结合。在研磨的初始阶段，断裂率较高，再结合较小。然而，随着研磨的进行，直到再结合大于断裂速率并且聚集形式由此增加颗粒的部分产生的部分很小尺寸。在这个试验中观察到类似的经验。细颗粒的聚集可能导致

bull;从周围大气中烧结或单体吸收可导致固态颈部。

bull;颗粒之间的化学键也可能形成，磁偶极力也可能有助于颗粒间力。

bull;作为基准键能，总是存在范德华力。

搅拌研磨机陡缩粒度分布的能力是搅拌研磨机的关键优点之一（如图2所示），其中在工业规模的研磨机中观察到类似的特征（Palaniandy等，2013）。必须在适于下游工艺即可浸出区域的范围内制备颗粒。通常，较大和超细颗粒由于不充分的释放和高的浆料粘度分别对沥滤不会反应良好。此外，它们将消耗更多的化学品，使得该方法膨胀。需要注意的另一方面是粒度的测量。通常，P80被广泛用于评价粉碎过程的性能。基于图2所示的粒度分布，当搅拌磨成功地减少较粗的颗粒（例如P90-P100）时，P95％可能是更合适的测量。这是JKMRC将进行进一步深入研究的一个领域。

为了进一步研究磨机中的颗粒破裂，计算所有试验的破裂率。破碎率是基于人口平衡模型计算的，假设该磨是完美的混合机（Napier-Munnet等，1996）。等式（4）显示了人口平衡模型和破损率，由该方程式计算

图3显示出了对于所有特定能量水平的破裂率作为尺寸的函数。破裂率随特定能量的增加而增加。在研磨的初始阶段观察到最大破坏率为42mu;m，并且随着研磨的进行其降低至接近28mu;m。由于细颗粒的聚集，破坏率在113和180kWh / t下降低。在299kWh / t下的聚集颗粒的再破裂导致更高的破裂率。在较粗的部分（ 22mu;m）中发生聚集体的再破裂，而较细的部分继续聚集（基于减小的破裂率）。较粗的端部的破裂率的减小是由于10mm研磨的能力有限其不具有足够的应力能力来破碎大颗粒。在最后，10毫米研磨介质太大而不能破坏细粒子，导致破裂率降低。随着特定能量的增加，断裂率曲线成功地表现出断裂行为。

图4显示了放大3000倍的研磨样品（113kWh / t）的显微照片。细颗粒聚集形成较大颗粒。它确保聚集发生在研磨进展。通过使用分散剂可以避免细粒子的凝聚。虽然分散剂的使用在矿物加工中不常见，但它是一个潜在的领域，随着研磨尺寸变得越来越细，需要进一步研究。

跨度值用于量化粒度分布的陡度。等式（5）显示量化跨度值的公式。图5显示了磨削进程的跨度值。在研磨的初始阶段，跨度值显著降低，并且随着团聚发生而开始增加。

与精细研磨中的颗粒尺寸相比，特定表面积（SSA）是更好的测量，因为大部分表面积是由纤维产生的。新一代的概念 - 5mu;m（％P5mu;m-％F5mu;m）被用来创建新的表面区域。图6示出了作为特定能量的函数的新的5mu;m的产生。 在本研究中选择5mu;m的标记，因为该标记在所有粒度分布中在20-80％之间。

该图可用于评估磨机在已知工作条件下工作的效率方式。如果磨机有效运行，产生的热量将随着特定能量的增加而线性增加。在磨机达到当前工作条件的极限的情况下，梯度将如图6所示降低（在100kWh / t之后）。图的梯度取决于矿石特性和研磨条件。

在当前的实验工作中，磨机在80kWh / t之后达到其研磨极限，因此通过新的5mu;m颗粒的减少表示有几个原因使磨机达到其研磨极限，即

bull;本试验中使用的介质是单尺寸介质。 通常，较大的介质用于破碎粗颗粒，较小的介质用于破碎细颗粒。 在达到一定粒径后，单尺寸介质不能有效破碎细颗粒。有许多实例表明，介质电荷的梯度对于研磨是必要的。 基于以前在JKMRC进行的试验，图7显示了在球磨机中使用两种类型的介质的新一代-25mu;m。 结果表明，与单尺寸介质相比，梯度电荷更有效。

bull;由于试验是以间歇模式进行的，所以在研磨机中积累的浆料可以调节浆料粘度（在实验过程中没有测量）。 一旦浆料变得太粘稠，研磨介质的运动将受到限制并且将限制研磨机中的可研磨性。

可以通过使用梯度介质和引入分散剂以降低浆料粘度来改善研磨机的效率。这两个因素将在JKMRC的“全球搅拌研磨技术最佳实践”计划中进一步研究。

图8显示了P80作为函数特定能量。在该图中绘制了来自操作工业磨机的几个数据点，以显示该试验方案是有效的。应该注意的是工业磨机数据点源于各种类型的矿石和操作系统。 它只应作为指导，以获得运行制度的总体情况。 如前所述，减少率是急剧的并随着研磨的进行而减小。加入一个功率模型拟合到实验数据，试验结果遵循与工业磨机数据类似的趋势。通常工业磨机在10和100kWh / t之间运行，包括研磨到P80

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[137861]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word